超高精度座標測定機の省資源運転
Hexagon Manufacturing Intelligence 事業部セールスサポート・ビジネス開発マネージャー、Svenja Schadek 氏
Engineering Reality 2024 年１号
スマートマニュファクチャリングの加速
製造業においては、二酸化炭素排出量とエネルギー消費量を削減する持続可能な慣行や技術を取り入れることがますます強く求められています。超高精度座標測定機は、アイドル時に圧縮空気の流れを自動的に停止することで、エネルギー使用量と二酸化炭素排出量の削減に貢献できるようになりました。
今日の製造業にとって重要な課題は、事業の持続可能性を高めることです。ほぼすべての産業が、エネルギー消費量と二酸化炭素排出量を削減する必要に迫られています。環境への影響を考慮することなく、製品の品質や競争力を高めることだけに集中することは、もはや許されなくなってきています。同時に、競争の激しい市場では、サプライチェーンが頑強な高インフレと格闘しており、エネルギーコストの節約はさらに重要になっています。
計測の分野では、より効率的で生産性の高い作業を行いながら、より高品質な製品を生産するための技術を求める製造業者のニーズが高くなっています。
すでにいくつかの確立されたソリューションが、エネルギー関連コストの削減努力をサポートしています。座標測定機（CMM）では、アイドリング時に CMM の電源を自動的にオフにし、CMM を動作可能な状態に保つことができます。もう 1 つの解決策は、機械の稼動停止中に CMM のエアベアリングへの圧縮エアの流れを停止することです。
消費電力の改善による超高精度測定
これらの手法は、標準的な測定機能を持つ CMM ではよく知られていますが、これまで Hexagon の最も高精度な低サブミクロン精度の機械では実装されていませんでした。
しかし、最近発表された最新世代の超高精度CMMシリーズにより、この状況は一変しました。本シリーズは、サブミクロンの低精度測定が可能なだけでなく、消費電力を抑える省エネモード（エコモード＋）を搭載しています。
図１。超高精度CMM は、可動軸に空気軸受を使用して、迅速で再現性の高い方向角を確保します。
この標準機能は、機械が一定時間停止した後に CMM のエアベアリングに供給される空気の流れを停止します。座標測定機のエネルギー消費は、主に軸駆動システムのスムーズな動作に必要な圧縮空気の供給によって駆動されるため、この機能によってエネルギー使用量を大幅に削減することができます。
具体的には、CMMのアイドル時に圧縮空気の消費量を最大100%削減できるため、運用コストを大幅に削減しながら、持続可能な製造の実現に貢献します。総エネルギー削減量は、CMM の通常の動作モードによって異なります。
ワークフローの中断なし
使いやすさを確保し、省エネの可能性を最大限に引き出すためには、以下の点を考慮する必要があります：
図 2。エアベアリング（オレンジ色）はガイドウェイ（緑色）上でスムーズに滑り、摩耗やメンテナンスのない運転を保証します。
- 省エネモードが設定されるまでの時間は、特定の作業環境に合わせて設定する必要があります。オペレータはこの時間を要件に合わせて設定できる必要があります。
- CMM の再起動は、測定ルーチンの開始時または機械を手動で動かした時に自動的に行われる必要があります。これ考え直す必要はなく、 CMM は直ちに完全な機能で操作できる状態になければなりません。
この特定のシリーズの CMM は、最高の精度と測定の不確かさを最低限に抑えることを求める製造業者によって選択されています。製造業者は、常に信頼性が高く再現性のある結果を期待しています。
そのため、新しい機能が機械の性能、特に精度と信頼性を損なうことがないよう、入念な設計、エンジニアリング、そして多くのテストが必要でした。そして、圧縮空気をシャットダウンするための特殊なバルブや、自動ファームウェア機能の開発など、革新的な技術が盛り込まれました。
コスト削減
オペレータが期待できるコスト削減は、主に2つの側面によって決まります：
- CMM のアイドル時間 - アクティブであるが使用されていない時間
- 地域のエネルギーコスト。
標準的な超高精度 CMM が 125 Nl/min を消費し、標準的なコンプレッサーが 0.11 kWh/Nm³ を必要とすると仮定すると（1 kWh あたり 0.21 ユーロ）、1 日あたり約 4.10 ユーロのコストが発生します。また、超高精度 CMM では珍しくありませんが、CMM が常に稼動していると仮定すると、エネルギーコストは年間約 1500 ユーロになります。
省エネモードでは、空気消費量を 0 Nl/min まで削減できます。夜間や週末を含む 3 分の 1 の時間でこのモードを使用すると、CMM 1 台あたり年間約 500 ユーロを節約できます。
ドイツ環境庁（Umweltbundesamt - UBA）が示した2021年の排出係数を使用すると、エコ・モード＋が1年間で30％作動した場合、メーカーの二酸化炭素排出量は1200キログラムCO2 e減少し、これはドイツ国民1人当たりの平均CO2の約10％に相当します。
空気を節約することでエネルギーを節約し、運転コストを削減すると同時に、より持続可能な製造業の未来に貢献します。
